научная статья по теме СВЯЗЬ ГЛОБАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КЛИМАТА В ПЛЕЙСТОЦЕНЕ С ВАРИАЦИЯМИ ОРБИТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕМЛИ Геология

Текст научной статьи на тему «СВЯЗЬ ГЛОБАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КЛИМАТА В ПЛЕЙСТОЦЕНЕ С ВАРИАЦИЯМИ ОРБИТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕМЛИ»

СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2014, том 22, № S, с. 97-112

УДК 551.583.7:551.79

СВЯЗЬ ГЛОБАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КЛИМАТА В ПЛЕЙСТОЦЕНЕ С ВАРИАЦИЯМИ ОРБИТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕМЛИ

© 2014 г. В. А. Большаков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва e-mail: vabolshakov@mail.ru Поступила в редакцию 19.03.2013 г., получена после доработки 17.06.2013 г.

Показано, что орбитально-климатическая диаграмма (ОКД), построенная на основе самых общих представлений о механизмах глобального климатического влияния вариаций орбитальных элементов, является предпочтительной альтернативой используемым для палеоклиматических интерпретаций дискретным инсоляционным кривым М. Миланковича и его последователей. Сопоставление ОКД и изотопно-кислородной записи LR04 демонстрирует хорошее в целом (учитывая простоту построения и интерпретации ОКД) подобие в интервале времени 0—1240 тыс. лет назад. Обсуждаются некоторые хронологические несоответствия LR04 и ОКД, а также некоторые несоответствия формы этих кривых. Показано, что орбитальное инсоляционное воздействие не всегда приводит к ожидаемым, исходя из общепринятых механизмов преобразования орбитальных сигналов, климатическим изменениям. Установлено, что смена ритмики оледенений — 41-тысячелетней цикличности на 100-тысячелетнюю (среднеплейстоценовый переход) — произошла около 1240 тыс. лет назад. Начиная с этого времени эксцентриситетный 100-тысячелетний цикл оледенений не прерывался. Поэтому, строго говоря, в интервале времени 1240—900 тыс. лет назад следует изменить нумерацию морских изотопных стадий (МИС). В указанном временном интервале нумерация МИС должна отражать, как и в интервале 900—100 тыс. лет назад, реально существующие 100-тысячелетние, а не 41-тысячелетние ледниковые циклы.

Ключевые слова: орбитально-климатическая диаграмма, изотопно-кислородная запись, инсоляция, ледниковые циклы плейстоцена.

DOI: 10.7868/S0869592X14050044

ВВЕДЕНИЕ

Основой стратиграфических корреляций и построений четвертичного периода в последние десятилетия является изотопно-кислородная (ИК) климатохроностратиграфическая шкала. Глобальный характер этой шкалы подтверждается: (1) подобием наиболее представительных ИК-за-писей по глубоководным колонкам различных регионов Мирового океана; (2) подобием составной бентосной записи LR04 (Lisiecki, Raymo, 2005) и континентальных палеоклиматических записей: изотопных кривых ледовых кернов Антарктиды и Гренландии (GRIP members, 1993; Petit et al., 1999; EPICA community members, 2004), изотопных записей по кальциту (Winograd et al., 1992), палеоклиматических записей по Байкалу (Карабанов и др., 2001) и др.

Хронология зафиксированных в ИК-шкале ледниковых и межледниковых событий (соответственно четных и нечетных ИК-стадий) основана: (1) на наличии в глубоководных разрезах хронологических реперов, прежде всего связанных с

датированными палеомагнитными инверсиями, такими как Матуяма—Брюнес (0.78 млн лет), Ха-рамильо—Матуяма (0.99 млн лет), Матуяма—Ха-рамильо (1.07 млн лет), Олдувей—Матуяма (1.77 млн лет), Матуяма—Олдувей (1.95 млн лет) и Гаусс—Матуяма (2.6 млн лет), и (2) на выделении орбитальных периодичностей в ИК-записях глубоководных отложений (так называемый метод "орбитальной настройки" или "подгонки" — orbital tuning). Наличие временной шкалы ИК-за-писей позволило открыть, в частности, одно из наиболее интересных, важных и изучаемых событий эволюции и динамики плейстоценовых оледенений — "среднеплейстоценовый переход" (the middle Pleistocene transition).

Тем не менее имеющиеся факты не позволяют полностью доверять ИК-шкале, полученной с помощью только орбитальной настройки. Например, вначале возраст палеомагнитной инверсии Матуяма—Брюнес (М—Б) в ряде работ известных специалистов, использовавших орбитальную настройку (Imbrie et al., 1984; Ruddiman et al., 1986), существенно занижался (он был близок к

возрасту 730 тыс. лет, определенному ранее калий-аргоновым методом). Отметим, что в методе орбитальной настройки обычно используется выделение в палеоклиматических записях гармоник, связанных с вариациями наклона земной оси и (или) с климатической прецессией и характеризуемых основными периодичностями соответственно около 41 тыс. лет и 23 и 19 тыс. лет. Поэтому, когда была получена новая дата для инверсии М—Б, 780 тыс. лет, подтвержденная впоследствии аргон-аргоновым методом, разногласия с методом орбитальной подгонки объяснили пропуском в ИК-записи одного 41-тысячелетне-го или двух прецессионных циклов (Shackleton et al., 1990; Bassinot et al., 1994; Большаков, 2003б, 2010б).

Приведу еще один пример неточностей орбитальной подгонки и зависимости ее результатов от радиометрических определений дат некоторых ключевых событий. Одним из таких событий, использованных в качестве временного репера при создании ИК-шкалы SPECMAP (Imbrie et al., 1984), был, наряду с палеомагнитной инверсией М—Б, приходящейся примерно на середину морской изотопной стадии (МИС) 19, "последний ледниковый максимум" (the last glacial maximum, LGM). LGM соответствует МИС 2.2, и его радиоуглеродный возраст составляет 18 тыс. лет. Однако, учитывая неточности радиоуглеродного метода, при построении ИК-шкалы в данном случае следовало бы основываться на календарном возрасте, который рассчитывается путем введения поправок к радиоуглеродным датам. Необходимость использования календарного возраста очевидна и потому, что он более соответствует методу орбитальной настройки, в котором временная шкала вычисляется, исходя из теоретически рассчитанных вариаций орбитальных элементов (и вариаций инсоляции). Отсчет времени в этой шкале ведется от определенного момента в настоящем (или ближайшем прошлом), и такая шкала времени наиболее близка к "абсолютной" шкале.

Именно привязка к календарному возрасту использована в более поздней публикации (Imbrie etal., 1993) при временном сопоставлении ИК-записи с изменениями инсоляции для последних 30 тыс. лет. По возможности более точное временное сопоставление вариаций инсоляции и климатического отклика оказалось необходимым для корректного исследования механизма воздействия вариаций орбитальных элементов на изменения климата. Возраст LGM удревнился на 4—5 тыс. лет и оказался равным 22—23 тыс. (календарных) лет. Однако это обстоятельство не было принято во внимание при более поздних разработках ИК-шкалы (Bassinot et al., 1994; Lisiecki, Raymo, 2005 и др.). Хронология ИК-шка-лы в работах этих авторов была основана, по

крайней мере для последних 300 тыс. лет, на хронологии, установленной для шкалы SPECMAP.

Ошибочность такого построения показана в статье (Thompson, Goldstein, 2006). Авторы этой публикации обнаружили несоответствие возрастов МИС 2.2 и МИС 7.0 (граница между стадиями 6 и 7), определенных с помощью метода орбитальной настройки для ИК-шкалы SPECMAP, аналогичным возрастам, определенным с помощью торий-урановых датировок кораллов, фиксирующих колебания уровня океана для последних 240 тыс. лет. При этом в целом в указанной работе получено хорошее возрастное соответствие палеоклиматических событий по шкале SPECMAP и по кораллам в указанном временном интервале. Согласно (Thompson, Goldstein, 2006), возраст МИС 2.2 составляет около 23 тыс. лет.

Приведенные примеры указывают на наличие проблем в установлении точной хронологии плейстоцена даже при использовании ИК-запи-сей глубоководных осадков. А точная хронология важна не только для разработки более детальной стратиграфии, но и для дальнейшего обоснования и развития орбитальной теории палеоклима-та. При этом в последнем случае хронология должна быть независима от метода орбитальной настройки. Поэтому нельзя согласиться со следующим утверждением Имбри с коллегами, разработавшими ИК-шкалу SPECMAP: "Имея разработанную временную шкалу, точность которой не превышает 5 тыс. лет, мы теперь способны проверить астрономическую (орбитальную — В.Б.) теорию эмпирически" (Imbrie et al., 1984, р. 301). Но ведь метод орбитальной настройки сам основан на справедливости постулатов орбитальной теории!

Недостатком метода орбитальной настройки является то, что климатическая изменчивость в плейстоцене может определяться не только вариациями орбитальных элементов. Данное обстоятельство, отмеченное в (Большаков, 2003б), осознают и другие исследователи, предложившие по этой причине устанавливать хронологию глубоководных палеоклиматических записей на основе предположения о постоянстве скорости седиментации (Karner et al., 2002; Huybers,Wunsch, 2004; Lisiecki, 2010). Однако и такая хронология будет иметь недостатки из-за реального непостоянства, вследствие различных причин, скорости осадко-накопления в плейстоцене (Большаков и др., 2005). Поэтому очень актуальной как для развития корректной теории глобальных изменений климата в четвертичном периоде, так и для более веского подтверждения орбитальной гипотезы палеокли-мата остается проблема отсутствия достаточно точных методов датирования рыхлых отложений в объеме всего плейстоцена (2.6 млн лет).

Исходя из вышесказанного, целью данного исследования является сопоставление и согласо-

вание одной из наиболее представительных и надежных палеоклиматических записей — составной ИК бентосной записи LR04 (Lisiecki, Raymo, 2005) — с предложенной автором (Большаков, 2000, 2003а, 20036) орбитально-климатической диаграммой (ОКД)- ИК-запись LR04 была создана Лисецки и Раймо (Lisiecki, Raymo, 2005) и представляет собой составную, глобально осред-ненную по 57 глубоководным колонкам ИК-за-пись по бентосным фораминиферам для интервала времени от современности до 5.3 млн лет назад. Временная шкала LR04 установлена фактически путем орбитальной подгонки, что, как уже упоминалось выше, не гарантирует высокой надежности этой шкалы по всему ее временному диапазону. Сопоставление ОКД и LR04 представляет интерес не только для анализа хронологии ИК-записи, но и для исследования механизма па-леоклиматических изменений, а также некоторых проблем орбитальной теории палеоклимата плейстоцена, таких как проблемы 100-тысячелет-него периода или среднеплейстоценового перехода (СПП), в

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком